14/144．固體1．知道固體分為晶體和非晶體兩大類，知道它們物理性質(zhì)的區(qū)別。2．知道晶體分為單晶體和多晶體，知道它們物理性質(zhì)的異同。3．了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定了晶體的宏觀性質(zhì)。晶體和非晶體1．固體可以分為晶體和非晶體兩類。石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。2．單晶體具有確定的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有確定的幾何形狀，我們在初中已經(jīng)學(xué)過，晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點。3．有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌行┚w沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性。非晶體沿各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作各向同性。由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是各向同性的。提醒：具有各向異性的一定是單晶體，具有各向同性的則可能是非晶體，也有可能是多晶體。圖甲是生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體。問題：請結(jié)合以下圖片思考：【問題】(1)晶體與非晶體在外觀上有什么不同？(2)沒有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？(3)某固體物質(zhì)，若其各向?qū)嵝阅懿煌?，則該物質(zhì)一定是單晶體嗎？提示：(1)單晶體有天然規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體無天然規(guī)則的幾何外形。(2)不是。由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體也沒有天然規(guī)則的幾何外形。(3)一定是單晶體。這是因為固體中只有單晶體才具有各向異性。1．晶體與非晶體的區(qū)別與聯(lián)系分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀(1)沒有確定的熔點；(2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性晶體單晶體有天然規(guī)則的幾何形狀(1)有確定的熔點；(2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀(1)有確定的熔點；(2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性聯(lián)系在一定的條件下，晶體與非晶體可以相互轉(zhuǎn)化2．對單晶體的各向異性的理解(1)各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時，測試結(jié)果不同。通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性質(zhì)等。(2)各向異性并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同。②方解石晶體能把光分解為兩束光而沿不同方向折射——沿不同方向的折射率不同。③方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同。④立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同?！镜淅?】在a、b、c三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸其背面一點，蠟熔化的范圍如圖甲所示，而a、b、c三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，則()A．a(chǎn)、b是非晶體，c是晶體B．a(chǎn)、c是晶體，b是非晶體C．a(chǎn)、c是非晶體，b是晶體D．a(chǎn)是非晶體，b是多晶體，c是單晶體B[由題圖乙知，a、c有確定的熔點，b沒有確定的熔點，所以a、c是晶體，b是非晶體，由題圖甲知，a、b的導(dǎo)熱性能呈各向同性，c的導(dǎo)熱性能呈現(xiàn)各向異性，所以c是單晶體，所以B正確，A、C、D錯誤，故選B。]判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法(1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔化溫度。僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體。(2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體某些物理性質(zhì)表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)嫦娥五號探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷——壓電效應(yīng)。如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，則石英晶體()A．具有各向異性的壓電效應(yīng)B．沒有確定的熔點C．有規(guī)則的幾何形狀D．是多晶體AC[由題意可知，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，其他方向不明顯，因此石英具有各向異性的壓電效應(yīng)，A正確；晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，石英是單晶體，有確定的熔點，有規(guī)則的幾何形狀，B、D錯誤，C正確。]知識點二晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．組成晶體的原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。2．微觀結(jié)構(gòu)的不同，造成了晶體與非晶體形狀和物理性質(zhì)的不同。3．在不同條件下，組成同種物質(zhì)的微粒按照不同規(guī)則在空間分布，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石。有些晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然石英熔化后再凝固成石英玻璃。家庭、學(xué)?；驒C(jī)關(guān)門鎖常用“碰鎖”，然而，這種鎖使用一段時間后，鎖舌就會變澀而不易被碰入，造成關(guān)門困難。這時，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便開關(guān)自如了，并且可以持續(xù)幾個月之久?！締栴}】請你動手試一試，并解釋其中的道理。提示：石墨是金剛石的同素異形體，兩者的不同結(jié)構(gòu)，造成了兩者在物理性質(zhì)上的很大差異，金剛石質(zhì)地堅硬，而石墨由于具有層狀結(jié)構(gòu)，且層與層之間結(jié)合不很緊密，故層與層之間易脫落，能起到潤滑作用。用鉛筆在紙上寫字也是根據(jù)這個道理。1．晶體的微觀解釋(1)對單晶體各向異性的解釋一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況如圖所示。在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少。由于在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。(2)對晶體具有確定熔點的解釋晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。(3)對有的物質(zhì)有幾種晶體的解釋有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成種類不同的晶體，是因為組成它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)。如碳原子如果按圖甲那樣排列，就成了石墨，而按圖乙那樣排列，就成了金剛石。石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間距離較大，原子間的作用力較弱，沿著這個方向容易把石墨一層層地剝下。石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它質(zhì)地松軟，可以用來制作粉狀潤滑劑，也可以用來制作鉛筆芯。金剛石中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度，可以用來切割玻璃，如果把它裝在鉆探機(jī)的鉆頭上，則能夠鉆入堅硬的巖石內(nèi)。2．單晶體、多晶體及非晶體的比較分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列——空間點陣有天然、規(guī)則的幾何外形各向異性有確定的熔點多晶體由無數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無規(guī)則排列組成無天然、規(guī)則的幾何外形各向同性沒有確定的熔點非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的【典例2】食鹽是生活中不可缺少的調(diào)味品，其微觀結(jié)構(gòu)如圖所示，則下列說法正確的是()A．食鹽晶體是正六面體B．食鹽所有的物理性質(zhì)都具有各向異性C．食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，是非晶體D．食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，所以內(nèi)能也不變A[食鹽晶體是正六面體，A正確；食鹽具有各向異性，但并非所有的物理性質(zhì)都具有各向異性，B錯誤；食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，但仍是晶體，C錯誤；食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，內(nèi)能增加，D錯誤。][跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)安德烈利用透明膠帶對石墨進(jìn)行反復(fù)粘貼與撕開，最終獲得了單層的石墨——石墨烯。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識判斷，下列說法正確的是()A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是非晶體，石墨烯是晶體C．石墨與石墨烯都是晶體D．他是通過物理變化的方法獲得石墨烯的CD[單晶體分子在空間分布上具有規(guī)則性，故石墨與石墨烯都是晶體，C正確，A、B錯誤；安德烈獲取石墨烯的方法是物理方法，D正確。]1．隨著科技的發(fā)展，國家對晶體材料的研究也越來越深入，尤其是對稀土晶體的研究，已經(jīng)走在世界的前列。關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是()A．晶體都有規(guī)則的幾何外形，非晶體則沒有規(guī)則的幾何外形B．同種物質(zhì)不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)C．單晶體具有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點D．多晶體是由單晶體組合而成的，但單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性D[單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體沒有規(guī)則的幾何外形，故A錯誤；同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，故B錯誤；單晶體和多晶體都具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，選項C錯誤；多晶體是由單晶體組合而成的，但單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性，選項D正確。]2．如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是()A．晶體和非晶體均存在確定的熔點T0B．曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C．曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D．曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)B[晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有，故A錯誤；晶體在熔化過程中溫度不變，所以曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)，非晶體在熔化過程中隨著溫度的升高逐漸由硬變軟，最后變成液體，故B正確，C、D錯誤。]3．一塊密度和厚度都均勻分布的矩形被測樣品，長AB是寬AC的2倍，如圖所示。若用多用電表沿兩對稱軸O1O1′和O2O2′測其電阻，阻值關(guān)系為R1＝2R2，則這塊樣品()A．一定是單晶體 B．可能是多晶體C．可能是非晶體 D．以上說法全錯A[已知R1＝2R2，且AB＝2AC，設(shè)樣品厚度為h，R1＝ρ1ABAC·h，R2＝ρ2ACAB·h，可得ρ1≠ρ2，即該物質(zhì)沿O1O1′和O2O2′方向電阻率(4．(多選)國家游泳中心——水立方，像一個透明的水藍(lán)色的“冰塊”。這種建筑外墻采用了一種叫作ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)的材料。這種膜材料屬于非晶體，那么它具有的特性是()A．在物理性質(zhì)上具有各向同性B．在物理性質(zhì)上具有各向異性C．具有一定的熔點D．沒有一定的熔點AD[非晶體在物理性質(zhì)上具有各向同性，A正確，B錯誤；晶體有一定的熔化溫度，非晶體沒有一定的熔化溫度，C錯誤，D正確。]回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．單晶體有哪些主要的特征？提示：①天然規(guī)則外形；②物理性質(zhì)各向異性；③具有確定的熔點。2.單晶體、多晶體在物理性質(zhì)上的主要區(qū)別是什么？提示：單晶體具有各向異性；多晶體具有各向同性。3.區(qū)分晶體和非晶體常用什么方法？提示：看有無確定的熔點。課時分層作業(yè)(七)固體題組一晶體和非晶體1．某球形固體物質(zhì)，其導(dǎo)熱性能沿各個方向相同，則該物體()A．一定是非晶體B．可能具有確定的熔點C．一定是單晶體，因為它有規(guī)則的幾何外形D．一定是多晶體，因為其物理性質(zhì)具有各向同性B[導(dǎo)熱性能沿各個方向相同的物體可能是非晶體，也可能是多晶體，晶體具有確定的熔點，故A、D錯誤，B正確；物體幾何外形是否規(guī)則不是判斷是否為單晶體的依據(jù)，應(yīng)該說，單晶體具有規(guī)則的幾何外形是“天生”的，而多晶體和非晶體也可以具有規(guī)則的幾何外形，當(dāng)然，這只能是“后天”加工的，故C錯誤。]2．下列關(guān)于晶體和非晶體的說法正確的是()A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體C．因為金屬的物理性質(zhì)表現(xiàn)出各向同性，故金屬是非晶體D．所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點D[單晶體具有各向異性，而多晶體具有各向同性，故A錯誤；食鹽是晶體，大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽仍有規(guī)則的幾何外形和確定的熔點，故B錯誤；多晶體具有各向同性，金屬是晶體，故C錯誤；單晶體和多晶體都有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，故D正確。]3．(多選)下列說法正確的是()A．顯示各向異性的物體必定是晶體B．不顯示各向異性的物體必定是非晶體C．具有確定熔點的物體必定是晶體D．不具有確定熔點的物體必定是非晶體ACD[固體中只有單晶體具有各向異性，故只要具有各向異性的固體必定是晶體，故A正確；非晶體和多晶體均顯示各向同性，故不顯示各向異性的物體不一定是非晶體，還可能是多晶體，故B錯誤；晶體均具有確定的熔點，非晶體不具有確定的熔點，所以具有確定熔點的物體必是晶體，不具有確定的熔點的固體就必定是非晶體，故C、D正確。]4．如圖所示為一透明的正方體物塊，下列說法正確的是()A．由于該物塊有規(guī)則的幾何形狀，所以它一定為晶體B．由于該物塊透明，所以它一定為晶體C．若該物塊為絕緣體，則它一定為非晶體D．若將該物塊加熱到某一溫度才開始熔化，且熔化的過程中溫度保持不變，則它一定為晶體D[單晶體具有天然的有規(guī)則的幾何形狀，但這個正方體物塊不一定是天然形成的，所以不一定是晶體，故A錯誤；晶體并非都是透明的，透明的物體并非都是晶體，例如玻璃是透明的，但并不是晶體，故B錯誤；絕緣物塊不一定是非晶體，例如金剛石是晶體，也是絕緣體，故C錯誤；晶體具有一定的熔化溫度，非晶體沒有一定的熔化溫度，故D正確。]5．某實驗小組想測試兩種材料的導(dǎo)電性能，他們將這兩種材料加工成形狀完全相同且厚度均勻、橫截面為正方形的幾何體，分別如圖甲、乙所示，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，材料甲沿ab、cd兩個方向的電阻相等，材料乙沿ef方向的電阻大于沿gh方向的電阻，關(guān)于這兩種材料，下列說法正確的是()A．材料甲一定是晶體B．材料甲一定是非晶體C．材料乙一定是單晶體D．材料乙一定是多晶體C[測試發(fā)現(xiàn)，材料甲沿ab、cd兩個方向的電阻相等，材料乙沿ef方向的電阻大于沿gh方向的電阻，說明了甲具有各向同性，而乙具有各向異性，單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，所以乙一定是單晶體，而多晶體和非晶體都是各向同性的，材料甲可能是多晶體，也可能是非晶體，故只有選項C正確。]題組二晶體的微觀結(jié)構(gòu)6．關(guān)于晶體和非晶體，說法正確的是()A．它們是由不同的空間點陣構(gòu)成的B．晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)則地排列的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是無規(guī)則的C．晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運動的D．在物質(zhì)內(nèi)部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，數(shù)量不等的是非晶體B[空間點陣是晶體的特殊結(jié)構(gòu)，是晶體的一個特性，A錯誤；不管是晶體還是非晶體，組成物質(zhì)的微粒永不停息地在做熱運動，C錯誤；非晶體各個平面上微粒的排列都是雜亂無章的，即使是晶體各個層面微粒數(shù)也不一定相等，D錯誤。故選B。]7．晶體內(nèi)部的分子有序排列為如圖所示的空間點陣(圖中的小黑點表示晶體分子)，圖中AB、AC、AD為等長的三條直線。下列說法正確的是()A．A處的晶體分子可以沿三條直線發(fā)生定向移動B．三條直線上晶體分子的數(shù)目相同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向同性的C．三條直線上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的D．以上說法均不正確C[晶體中的分子只在平衡位置附近振動，不會沿三條直線發(fā)生定向移動，故A錯誤；三條直線上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，故C正確，B、D錯誤。]8．碳納米管有著極高的拉伸強(qiáng)度σb(大于105N/mm2)A．碳納米管是非晶體B．1N/mm2＝103PaC．拉伸強(qiáng)度可用公式表示為σb＝FS，其中F為材料拉斷時所承受的最大力，S為材料原始橫截面積D．若在地球與同步衛(wèi)星之間搭建一座天梯，碳納米管是最佳材料D[碳納米管有固定的熔點，是納米晶體，故A項錯誤；由1Pa＝1N/m2可知，1N/mm2＝106Pa，故B項錯誤；由拉伸強(qiáng)度的單位可知，拉伸強(qiáng)度應(yīng)該等于力與面積的比值，故C項錯誤；因為碳納米管單位質(zhì)量上的拉伸強(qiáng)度是鋼鐵的276倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他任何材料，故D項正確。]9．如圖所示是對某種合金連續(xù)不斷地加熱過程中，溫度隨時間變化的曲線，據(jù)圖回答：(1)這種合金是固體時是不是晶體？(2)這種合金的熔點是多少？(3)熔化過程用了多少時間？(4)圖中BC段表示這種合金處于什么狀態(tài)？[解析](1)圖中BC段表示該合金的熔化過程，說明它有確定的熔點，所以這種合金處于固態(tài)時是晶體。(2)熔點為210℃。(3)熔化過程用了Δt＝(14－6)min＝8min。(4)BC段為固液共存狀態(tài)。[答案](1)是晶體(2)210℃(3)8min(4)固液共存狀態(tài)10．(多選)下列關(guān)于晶體空間點陣的說法，正確的是()A．構(gòu)成晶體空間點陣的物質(zhì)微?？梢允欠肿?，也可以是原子或離子B．晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點陣，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間相互作用很強(qiáng)，所有物質(zhì)微粒被牢牢地束縛在空間點陣的結(jié)點上不動C．所謂空間點陣與空間點陣的結(jié)點，都是抽象的概念；結(jié)點是